(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中に含まれる導電性の粒子状物質を付着させる被付着部と、前記被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極とを有し、前記一対の対向電極間の抵抗値に応じた検出信号を出力する粒子状物質検出センサに適用され、該粒子状物質検出センサによるセンサ検出値に基づいて前記粒子状物質の付着量を算出するセンサ制御装置において、
前記被付着部に付着した粒子状物質を燃焼除去させるべく前記被付着部を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段による加熱の実施期間内において前記センサ検出値を取得し、該取得したセンサ検出値に基づいて、前記粒子状物質検出センサの異常診断を実施する異常診断手段と、
を備えることを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項２】
前記加熱手段による加熱開始に伴い前記一対の対向電極間の抵抗値が減少変化する期間に前記センサ検出値を取得する手段を備え、
前記異常診断手段は、前記一対の対向電極間の抵抗値が減少変化する期間での前記センサ検出値の変化の速さに基づいて、前記粒子状物質検出センサの異常診断を実施する請求項１に記載のセンサ制御装置。
【請求項３】
前記粒子状物質検出センサには信号出力回路が接続され、該信号出力回路により所定出力範囲内で前記センサ検出値が変化可能となっており、
前記加熱手段による加熱開始後に前記センサ検出値が変化して前記所定出力範囲の限界値に到達した状態で、前記センサ検出値を取得する手段を備え、
前記異常診断手段は、前記センサ検出値が前記所定出力範囲の限界値に到達した状態での前記センサ検出値に基づいて、前記粒子状物質検出センサの異常診断を実施する請求項１又は２に記載のセンサ制御装置。
【請求項４】
前記加熱手段による加熱開始後に粒子状物質が燃焼除去されるのに伴い前記一対の対向電極間の抵抗値が増加変化する期間に前記センサ検出値を取得する手段を備え、
前記異常診断手段は、前記一対の対向電極間の抵抗値が増加変化する期間での前記センサ検出値の変化の速さに基づいて、前記粒子状物質検出センサの異常診断を実施する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
【請求項５】
前記加熱手段による加熱開始から、前記被付着部に付着している粒子状物質の燃焼除去により前記一対の対向電極間の抵抗値が増加変化して前記センサ検出値が初期値に戻るまでの所要時間を算出する手段を備え、
前記異常診断手段は、前記加熱手段による加熱開始から前記センサ検出値が初期値に戻るまでの所要時間に基づいて、前記粒子状物質検出センサの異常診断を実施する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
【請求項６】
前記加熱手段は、通電により発熱する発熱体よりなり、
前記発熱体の温度変化を検出する手段を備え、
前記加熱手段による加熱開始に伴い前記一対の対向電極間の抵抗値が減少変化する期間に、前記センサ検出値と前記発熱体の温度変化情報とを取得する手段を備え、
前記異常診断手段は、前記一対の対向電極間の抵抗値が減少変化する期間での前記センサ検出値の変化と前記発熱体の温度変化情報との相関に基づいて、前記粒子状物質検出センサの異常診断を実施する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
【請求項７】
前記異常診断手段は、前記加熱手段による加熱期間内で取得したセンサ検出値を異常診断パラメータとし、該異常診断パラメータとあらかじめ定めた異常判定値とを比較することにより前記粒子状物質検出センサの異常診断を実施するものであり、
前記加熱手段による加熱開始時点でのセンサ検出値を取得する手段と、
前記加熱開始時点で取得したセンサ検出値に基づいて、前記異常診断パラメータ及び前記異常判定値の少なくともいずれかを補正する手段と、
を備える請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質検出センサの検出信号に基づいて粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）の量を算出するセンサ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジン等から排出されるＰＭの量を検出するＰＭセンサ（粒子状物質検出センサ）が各種提案されている。例えば、特許文献１のＰＭセンサでは、絶縁基板上に一対の対向電極を設けておき、その一対の対向電極間にＰＭが堆積すると電極間抵抗が変化することを利用し、電極間抵抗を計測することでＰＭ量を検出する構成としている。この場合、センサ素子に接続される信号出力回路としては、一対の対向電極間の抵抗分である電極間抵抗と所定のシャント抵抗とにより分圧回路を構成し、分圧回路の中間点電圧をセンサ検出信号として出力するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１９６４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＰＭセンサでは、当該ＰＭセンサの経時変化や、ＰＭセンサに接続された信号出力回路の故障等に起因してセンサ検出値が正常値から外れたものとなり、結果としてＰＭ堆積量が誤って検出されるという不都合が生じることが想定される。この場合、ＰＭ堆積量が誤検出されると、その検出結果を用いて実施される各種制御に悪影響が及ぶことになる。ゆえに、ＰＭセンサにて発生する異常に関して対策を要する。
【０００５】
本発明は、ＰＭセンサの異常を好適に検出することができるセンサ制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００７】
本発明のセンサ制御装置は、ガス中に含まれる導電性の粒子状物質を付着させる被付着部と、前記被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極とを有し、前記一対の対向電極間の抵抗値に応じた検出信号を出力する粒子状物質検出センサに適用され、該粒子状物質検出センサによるセンサ検出値に基づいて前記粒子状物質の付着量を算出するものである。そして、請求項１に記載の発明では、前記被付着部に付着した粒子状物質を燃焼除去させるべく前記被付着部を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による加熱の実施期間内において前記センサ検出値を取得し、該取得したセンサ検出値に基づいて、前記粒子状物質検出センサの異常診断を実施する異常診断手段と、を備える。
【０００８】
要するに、粒子状物質検出センサでは、被付着部に付着した粒子状物質に応じて一対の対向電極間の抵抗値が変わり、それに伴いセンサ検出値が変動する。また、粒子状物質自体が温度に対して抵抗値が変化する温度特性を有していることから、被付着部に付着した粒子状物質を燃焼除去させるべく加熱手段による加熱を実施している際には、粒子状物質の付着量は変わらずとも、粒子状物質の温度特性に基づく抵抗値の変化に依存してセンサ検出値の変動が生じる。
【０００９】
本発明は、被付着部に付着した粒子状物質を燃焼除去させるべく加熱を実施する際に、一対の対向電極間の抵抗値の変化により、図４に示すように、センサ検出値（ＰＭ検出電圧Ｖｐｍ）が、加熱開始に伴い一旦上昇し、その後実際に粒子状物質が燃焼されることに伴い降下するという挙動を呈することに着目し、そのセンサ検出値の挙動に基づいて、粒子状物質検出センサの異常診断を実施するものである。この場合、センサ加熱時においてセンサ正常状態でのセンサ検出値がどのように変化するのかをあらかじめ把握することは可能であり、例えば実際のセンサ検出値とセンサ正常時の基準検出値とを比較することにより、センサ異常の有無を診断できる。その結果、粒子状物質検出センサの異常を好適に検出することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、加熱手段による加熱開始に伴い一対の対向電極間の抵抗値が減少変化する期間にセンサ検出値を取得し、一対の対向電極間の抵抗値が減少変化する期間でのセンサ検出値の変化の速さに基づいて、粒子状物質検出センサの異常診断を実施する。
【００１１】
加熱手段による加熱開始時には、図４のタイミングｔ１〜ｔ２の期間に示すように、粒子状物質の温度特性による電極間抵抗値の変化により、センサ検出値（ＰＭ検出電圧Ｖｐｍ）が上昇する。この場合、粒子状物質検出センサに異常が生じていると、センサ加熱開始後におけるセンサ検出値の変化の速さが正常の速さと異なるため、粒子状物質検出センサの異常の有無を検出できる。
【００１２】
具体的には、加熱開始直後におけるセンサ検出値の変化速度（上昇速度）を算出し、その算出した変化速度とあらかじめ定めた正常状態の変化速度とを比較することにより異常診断を実施するとよい。又は、センサ検出値があらかじめ定めた所定値（上限値）に到達するまでの実際の所要時間を算出し、その算出した実所要時間とあらかじめ定めた正常状態の所要時間とを比較することにより異常診断を実施するとよい。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、粒子状物質検出センサには信号出力回路が接続され、該信号出力回路により所定出力範囲内でセンサ検出値が変化可能となっている。そして、加熱手段による加熱開始後にセンサ検出値が変化して所定出力範囲の限界値に到達した状態で、センサ検出値を取得し、センサ検出値が所定出力範囲の限界値に到達した状態でのセンサ検出値に基づいて、粒子状物質検出センサの異常診断を実施する。
【００１４】
信号出力回路は、例えばマイコンにて処理可能な電圧範囲内でセンサ検出値を変化させてセンサ検出信号を出力するものである。ここで、加熱手段による加熱開始後であって粒子状物質がある程度温度上昇した状態では、図４のタイミングｔ２〜ｔ４の期間に示すように、粒子状物質の温度特性による電極間抵抗値の変化により、センサ検出値（ＰＭ検出電圧Ｖｐｍ）が信号出力回路における所定出力範囲の限界値に到達し、当該限界値に張り付いた状態となる。この場合、粒子状物質検出センサに異常が生じていると、センサ検出値が所定出力範囲の限界値に到達した状態が正常の状態と異なるため、粒子状物質検出センサの異常の有無を検出できる。
【００１５】
具体的には、センサ検出値が所定出力範囲の限界値に到達した状態での継続時間（張り付き時間）を算出し、その算出した継続時間とあらかじめ定めた正常状態の継続時間とを比較することにより異常診断を実施するとよい。又は、所定出力範囲の限界値に到達した状態のセンサ検出値が、一対の対向電極間の抵抗値が上昇する側に変化し始める時期を算出し、その算出した時期とあらかじめ定めた正常状態の時期とを比較することにより異常診断を実施するとよい。さらに、センサ検出値が所定出力範囲の限界値に到達する筈の期間内で、正常状態の限界値とセンサ検出値とを比較することにより異常診断を実施するとよい。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、加熱手段による加熱開始後に粒子状物質が燃焼除去されるのに伴い一対の対向電極間の抵抗値が増加変化する期間にセンサ検出値を取得し、一対の対向電極間の抵抗値が増加変化する期間でのセンサ検出値の変化の速さに基づいて、粒子状物質検出センサの異常診断を実施する。
【００１７】
加熱手段による加熱開始後であって粒子状物質が実際に燃え始めた後には、図４のタイミングｔ４〜ｔ５の期間に示すように、粒子状物質の焼失による電極間抵抗値の変化により、センサ検出値（ＰＭ検出電圧Ｖｐｍ）が降下する。この場合、粒子状物質検出センサに異常が生じていると、粒子状物質の実際の燃焼開始後におけるセンサ検出値の変化の速さが正常の速さと異なるため、粒子状物質検出センサの異常の有無を検出できる。
【００１８】
具体的には、粒子状物質の実際の燃焼開始後におけるセンサ検出値の変化速度（降下速度）を算出し、その算出した変化速度とあらかじめ定めた正常状態の変化速度とを比較することにより異常診断を実施するとよい。又は、センサ検出値があらかじめ定めた所定値（０点）に到達するまでの実際の所要時間を算出し、その算出した実所要時間とあらかじめ定めた正常状態の所要時間とを比較することにより異常診断を実施するとよい。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、加熱手段による加熱開始から、被付着部に付着している粒子状物質の燃焼除去により一対の対向電極間の抵抗値が増加変化してセンサ検出値が初期値に戻るまでの所要時間を算出し、その所要時間に基づいて、粒子状物質検出センサの異常診断を実施する。
【００２０】
加熱手段による加熱開始後には、図４のタイミングｔ１〜ｔ５の期間に示すように、センサ検出値（ＰＭ検出電圧Ｖｐｍ）が一旦上昇した後降下し、その後初期値（０点）に復帰する。この場合、粒子状物質検出センサに異常が生じていると、一連の燃焼処理におけるセンサ検出値の変化が正常状態とは異なるものとなり、加熱開始後にセンサ検出値が初期値に復帰するまでの所要時間が正常の所要時間と異なる。そのため、粒子状物質検出センサの異常の有無を検出できる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、加熱手段は、通電により発熱する発熱体よりなり、発熱体の温度変化を検出する手段を備える。そして、加熱手段による加熱開始に伴い一対の対向電極間の抵抗値が減少変化する期間に、センサ検出値と発熱体の温度変化情報とを取得し、一対の対向電極間の抵抗値が減少変化する期間でのセンサ検出値の変化と発熱体の温度変化情報との相関に基づいて、粒子状物質検出センサの異常診断を実施する。
【００２２】
加熱手段による加熱開始時には、図４のタイミングｔ１〜ｔ２の期間に示すように、発熱体の温度変化情報としての抵抗値（ヒータ抵抗）が上昇とするとともに、その発熱に合わせて、一対の対向電極間の抵抗値の変化によりセンサ検出値（ＰＭ検出電圧Ｖｐｍ）が上昇する。この場合、粒子状物質検出センサに異常が生じていると、センサ検出値の変化と発熱体の抵抗値の変化との相関が正常時の相関と異なるため、粒子状物質検出センサの異常の有無を検出できる。
【００２３】
具体的には、加熱開始直後におけるセンサ検出値の変化速度と発熱体の抵抗値の変化速度とを算出し、それら両変化速度の速度比とあらかじめ定めた正常状態の速度比とを比較することにより異常診断を実施するとよい。
【００２４】
請求項７に記載の発明では、異常診断手段は、加熱手段による加熱期間内で取得したセンサ検出値を異常診断パラメータとし、該異常診断パラメータとあらかじめ定めた異常判定値とを比較することにより粒子状物質検出センサの異常診断を実施するものである。そして特に、加熱手段による加熱開始時点でのセンサ検出値を取得する手段と、加熱開始時点で取得したセンサ検出値に基づいて、異常診断パラメータ及び異常判定値の少なくともいずれかを補正する手段と、を備える。
【００２５】
例えば、加熱手段による加熱開始後に、図４のタイミングｔ１〜ｔ２のようにセンサ検出値（ＰＭ検出電圧Ｖｐｍ）が上昇する際、その上昇速度は、加熱開始時点でのセンサ検出値の大きさ（電圧レベル）、言い換えれば被付着部の粒子状物質の付着量に応じて変わると考えられる。また、これ以外にも、センサ検出値が所定出力範囲の限界値に到達した状態での継続時間（張り付き時間）なども、加熱開始時点でのセンサ検出値の大きさ（電圧レベル）、言い換えれば被付着部の粒子状物質の付着量に応じて変わると考えられる。
【００２６】
この点、加熱開始時点で取得したセンサ検出値に基づいて、異常診断パラメータ及び異常判定値の少なくともいずれかを補正する構成によれば、加熱開始に際して、その加熱開始時点でのセンサ検出値の大きさ（電圧レベル）がばらつくことがあっても、異常診断の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概要を示す構成図。
【図２】ＰＭセンサを構成するセンサ素子の要部構成を分解して示す分解斜視図。
【図３】ＰＭセンサに関する電気的構成図。
【図４】ＰＭ強制燃焼時の基本動作を説明するためのタイムチャート。
【図５】第１の異常診断処理を示すフローチャート。
【図６】第２の異常診断処理を示すフローチャート。
【図７】第３〜第５の異常診断処理を示すフローチャート。
【図８】第６〜第８の異常診断処理を示すフローチャート。
【図９】第９の異常診断処理を示すフローチャート。
【図１０】ＰＭ検出電圧の上昇変化とヒータ抵抗の上昇変化との相関に基づいて異常診断を実施する場合の異常判定基準を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車載エンジンを備える車両エンジンシステムにおいて、同エンジンから排出される排気中のＰＭ量（導電性粒子状物質の量）を監視するものである。特に、エンジン排気管にＰＭセンサを設け、そのＰＭセンサでのＰＭ付着量に基づいてＰＭ量を監視するものとしている。図１は、本システムの概略構成を示す構成図である。
【００２９】
図１において、エンジン１１は直噴式ガソリンエンジンであり、同エンジン１１には、同エンジン１１の運転に関わるアクチュエータとして燃料噴射弁１２や点火装置１３等が設けられている。エンジン１１の排気管１４には排気浄化装置としての三元触媒１５が設けられており、その三元触媒１５の上流側にはＡ／Ｆセンサ１６が設けられ、下流側には粒子状物質検出センサとしてのＰＭセンサ１７が設けられている。その他、本システムでは、エンジン回転速度を検出するための回転センサ１８や、吸気管圧力を検出するための圧力センサ１９等が設けられている。
【００３０】
ＥＣＵ２０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（マイコン）を主体として構成されており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１１の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ２０は、上記各種センサ等から各々信号を入力し、それらの各種信号に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算して燃料噴射弁１２や点火装置１３の駆動を制御する。
【００３１】
また、ＥＣＵ２０は、ＰＭセンサ１７の検出信号に基づいてエンジン１１の実際のＰＭ排出量（実ＰＭ排出量）を算出し、その実ＰＭ排出量に基づいてエンジン１１の燃焼状態を診断する。具体的には、実ＰＭ排出量が所定の異常判定値を超えていれば、ＰＭ排出過多の状態であり、エンジン異常であると判定する。
【００３２】
その他、ＥＣＵ２０は、ＰＭセンサ１７の検出結果から算出される実ＰＭ排出量に基づいて、エンジン１１の制御態様を可変に制御する構成であってもよい。例えば、実ＰＭ排出量に基づいて燃料噴射量を制御したり、燃料噴射時期を制御したり、点火時期を制御したりすることが可能である。
【００３３】
次に、ＰＭセンサ１７の構成、及びそのＰＭセンサ１７に関する電気的構成を図２及び図３を用いて説明する。図２は、ＰＭセンサ１７を構成するセンサ素子３１の要部構成を分解して示す分解斜視図であり、図３は、ＰＭセンサ１７に関する電気的構成図である。
【００３４】
図２に示すように、センサ素子３１は、長尺板状をなす２枚の絶縁基板３２，３３を有しており、一方の絶縁基板３２にはＰＭ量を検出するためのＰＭ検出部３４が設けられ、他方の絶縁基板３３にはセンサ素子３１を加熱するためのヒータ部３５が設けられている。センサ素子３１は、絶縁基板３２，３３が二層に積層されることで構成されている。絶縁基板３２が被付着部に相当する。
【００３５】
絶縁基板３２には、他方の絶縁基板３３とは反対側の基板表面に、互いに離間して設けられる一対の検出電極３６ａ，３６ｂが設けられており、この一対の検出電極３６ａ，３６ｂによりＰＭ検出部３４が構成されている。検出電極３６ａ，３６ｂは、各々複数の櫛歯を有する櫛歯形状をなしており、各検出電極３６ａ，３６ｂの櫛歯同士が互い違いとなるようして所定間隔をあけて対向配置されている。また、ヒータ部３５は例えば電熱線からなる発熱体により構成されている。
【００３６】
ただし、一対の検出電極３６ａ，３６ｂの形状は上記に限定されず、曲線状をなす形状で設けられているものや、各１本の線からなる一対の電極部が所定距離を隔てて平行に対向配置されているものであってもよい。
【００３７】
なお、図示は省略するが、ＰＭセンサ１７は、センサ素子３１を保持するための保持部を有しており、センサ素子３１はその一端側が保持部により保持された状態で排気管に固定されるようになっている。この場合、少なくともＰＭ検出部３４及びヒータ部３５を含む部位が排気管内に位置するように配されるとともに、センサ素子３１において絶縁基板３２（ＰＭ被付着部）が排気上流側を向くようにして、ＰＭセンサ１７が排気管に取り付けられる構成となっている。これにより、ＰＭを含む排気が排気管内を流れる際、そのＰＭが絶縁基板３２において検出電極３６ａ，３６ｂ及びその周辺に付着し堆積する。また、ＰＭセンサ１７は、センサ素子３１の突出部分を覆う保護カバーを有している。
【００３８】
上記構成のＰＭセンサ１７は、排気中のＰＭがセンサ素子３１の絶縁基板３２に付着し堆積すると、それによりＰＭ検出部３４の抵抗値（すなわち一対の検出電極３６ａ，３６ｂ間の抵抗値）が変化すること、及びその抵抗値の変化がＰＭ堆積量に対応していることから、その抵抗値の変化を利用してＰＭ量を検出するものである。
【００３９】
図３に示すように、ＰＭセンサ１７に関する電気的構成として、ＰＭセンサ１７のＰＭ検出部３４の一端側にはセンサ電源４１が接続され、他端側にはシャント抵抗４２が接続されている。センサ電源４１は、例えば定電圧回路により構成されており、定電圧Ｖｃｃが５Ｖとなっている。この場合、ＰＭ検出部３４とシャント抵抗４２とにより分圧回路４０が形成されており、それらの中間点電圧がＰＭ検出電圧Ｖｐｍ（センサ検出値）としてＥＣＵ２０に入力されるようになっている。つまり、ＰＭ検出部３４ではＰＭ堆積量に応じて抵抗値Ｒｐｍが変化し、その抵抗値Ｒｐｍとシャント抵抗４２の抵抗値ＲｓとによりＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化する。そして、そのＰＭ検出電圧ＶｐｍがＡ／Ｄ変換器４３を介してマイコン４４に入力される。
【００４０】
ここで、Ｖｃｃ＝５Ｖ、Ｒｓ＝５ｋΩとすると、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍは次の（１）式で求められる。
Ｖｐｍ＝５Ｖ×５ｋΩ／（５ｋΩ＋Ｒｐｍ）      …（１）
このとき、ＰＭ堆積量が０（又は略０）であれば、ＰＭ検出部３４の抵抗値Ｒｐｍは無限大になることから、Ｖｐｍ＝０Ｖとなる。また、ＰＭ堆積によりＰＭ検出部３４の抵抗値Ｒｐｍが例えば１ｋΩまで低下すると、Ｖｐｍ＝４．１６Ｖとなる。こうしてＰＭ検出部３４でのＰＭ堆積量に応じてＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化する。マイコン４４は、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍに応じてＰＭ堆積量を算出する。
【００４１】
分圧回路４０により信号出力回路が構成されており、この分圧回路４０によって０〜５Ｖを出力範囲としてＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化可能となっている。この場合、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの出力上限値は５Ｖであり、より厳密には５Ｖよりも若干低い４．９５Ｖとなっている。
【００４２】
本実施形態では特に、上記のとおりＰＭ検出部３４にＰＭが堆積した状態、例えばＰＭ検出部３４の抵抗値Ｒｐｍが１ｋΩになった状態でのＰＭ検出電圧Ｖｐｍが「４．１６Ｖ」であり、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの出力上限値（５Ｖ）に対して小さい値となっている。これは、ＰＭ強制燃焼中におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇分を見越したものであるが、その詳細については後述する。４．１６〜５Ｖは、ＰＭ強制燃焼中におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化領域となっている。
【００４３】
また、ＰＭセンサ１７のヒータ部３５には、ヒータ電源４５が接続されている。ヒータ電源４５は例えば車載バッテリであり、車載バッテリからの給電によりヒータ部３５が加熱される。この場合、ヒータ部３５のローサイドにはスイッチング素子としてのトランジスタ４６が接続されており、マイコン４４によりトランジスタ４６がオン／オフされることでヒータ部３５の加熱制御が行われる。
【００４４】
絶縁基板３２上にＰＭが堆積した状態でヒータ部３５の通電を開始すると、堆積ＰＭの温度が上昇し、それに伴い堆積ＰＭが強制的に燃焼される。こうした強制燃焼により、絶縁基板３２に堆積したＰＭが燃焼除去される。マイコン４４は、例えば、エンジン始動時や運転終了時に、又はＰＭ堆積量が所定量になったと判定された時に、ＰＭの強制燃焼要求が生じたとしてヒータ部３５による加熱制御を実施する。
【００４５】
その他、ＥＣＵ２０には、各種の学習値や異常診断値（ダイアグデータ）等を記憶するためのバックアップ用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ４７が設けられている。
【００４６】
さて本実施形態では、ＰＭセンサ１７に堆積したＰＭを強制燃焼により除去する際のＰＭ検出電圧Ｖｐｍの挙動に基づいて、ＰＭセンサ１７の異常診断を実施することとしている。以下、その異常診断処理について詳しく説明する。まずは、ＰＭ強制燃焼時の基本動作について図４のタイムチャートを用いて説明する。
【００４７】
図４において、タイミングｔ１では、ＰＭ燃焼要求フラグがセットされ、それに伴いＰＭセンサ１７のヒータ部３５への通電が開始されることで、ヒータ抵抗が上昇する。また、タイミングｔ１〜ｔ２では、ＰＭセンサ１７（絶縁基板３２）に堆積している堆積ＰＭの温度が上昇することにより電極間抵抗が小さくなり、それに伴いＰＭ検出電圧Ｖｐｍが上昇する。つまり、ＰＭは、温度上昇により抵抗値が下がる温度特性を有しており、抵抗値が下がることでＰＭ検出電圧Ｖｐｍが上昇し、同Ｖｐｍが出力上限値に張り付いた状態に移行する。
【００４８】
ＰＭ検出電圧Ｖｐｍは、タイミングｔ２で出力上限値（例えば４．９５Ｖ）に到達し、それ以降、出力上限値に張り付いた状態となっている。また、ヒータ抵抗は、ヒータ通電の開始後に徐々に増加し、タイミングｔ３でヒータ抵抗上限値に張り付いた状態となっている。なお、ヒータ抵抗上限値は、ヒータ部３５の温度上昇が収束して一定となった状態での抵抗値である。
【００４９】
タイミングｔ２〜ｔ４の期間では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値に張り付いたまま保持される。また、ｔ２〜ｔ４の期間では、堆積ＰＭの温度が上昇することに伴い堆積ＰＭの燃焼が開始される。そして、堆積ＰＭの燃焼に伴いＰＭ検出部３４のＰＭが徐々に除去され、それに応じて電極間抵抗が小さくなり始めると、その電極間抵抗の減少に伴い、タイミングｔ４でＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値から降下し始める。
【００５０】
その後、タイミングｔ５では、絶縁基板３２上のＰＭが概ね全て燃焼除去され、一対の電極間がＰＭにて導通された状態が解消されることにより、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力下限値である０Ｖ（０点）に復帰する。さらに、タイミングｔ６では、一連の強制燃焼処理が終了したとして、ヒータ通電がオフされるとともに、ＰＭ燃焼要求フラグがリセットされる。
【００５１】
本実施形態では、ＰＭ強制燃焼時には上記のような挙動が現れることを前提に、ＰＭ強制燃焼中におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍに基づいて複数の異常診断パラメータを設定し、その異常診断パラメータに基づいてＰＭセンサ１７の異常診断を実施する。以下には、各異常診断パラメータと、それに基づく第１〜第９の異常診断処理の概要とを説明する。なお、説明の便宜上、図４には、本実施形態で設定している異常診断パラメータについて丸数字を付して記載している。
【００５２】
（１）第１の異常診断処理
第１の異常診断処理では、ヒータ通電開始直後におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇速度を異常診断パラメータとしている。つまり、図４のタイミングｔ１〜ｔ２の期間におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇速度を算出し、その上昇速度をあらかじめ定めた正常状態の上昇速度と比較することによりＰＭセンサ１７の異常診断を実施する。上昇速度は、平均速度として算出される。それ以外に上昇加速度（上昇速度の変化の傾き）を算出し、それをパラメータとすることも可能である。
【００５３】
（２）第２の異常診断処理
第２の異常診断処理では、ヒータ通電開始後においてＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値に到達した時期である上限張り付き時期を異常診断パラメータとしている。この上限張り付き時期は、ヒータ通電開始からＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値に到達するまで（張り付くまで）の所要時間として算出される。つまり、図４のタイミングｔ１〜ｔ２の所要時間を算出し、その所要時間をあらかじめ定めた正常状態の所要時間と比較することによりＰＭセンサ１７の異常診断を実施する。
【００５４】
（３）第３の異常診断処理
第３の異常診断処理では、ヒータ通電状態でＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値に張り付いている時間である上限張り付き時間を異常診断パラメータとしている。つまり図４のタイミングｔ２〜ｔ４の経過時間を算出し、その経過時間をあらかじめ定めた正常状態の上昇張り付き時間と比較することによりＰＭセンサ１７の異常診断を実施する。
【００５５】
（４）第４の異常診断処理
第４の異常診断処理では、ヒータ通電状態での実際のＰＭ燃焼開始に伴いＰＭ検出電圧Ｖｐｍが降下し始める時期である降下開始時期を異常診断パラメータとしている。つまり図４のタイミングｔ１〜ｔ４の経過時間を算出し、その経過時間をあらかじめ定めた正常状態の降下開始時期（降下開始までの所要時間）と比較することによりＰＭセンサ１７の異常診断を実施する。
【００５６】
（５）第５の異常診断処理
第５の異常診断処理では、ヒータ通電状態で検出されたＰＭ検出電圧Ｖｐｍの最大値を異常診断パラメータとしている。つまり、図４のタイミングｔ１〜ｔ４の期間では、その期間中にＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値に到達する筈である。ゆえに、タイミングｔ１〜ｔ４の期間でのＰＭ検出電圧Ｖｐｍの最大値を算出し、そのＶｐｍ最大値をあらかじめ定めた正常状態の最大値（出力上限値）と比較することによりＰＭセンサ１７の異常診断を実施する。
【００５７】
（６）第６の異常診断処理
第６の異常診断処理では、実際のＰＭ燃焼発生後におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの降下速度を異常診断パラメータとしている。つまり、図４のタイミングｔ４〜ｔ５の期間におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの降下速度を算出し、その降下速度をあらかじめ定めた正常状態の降下速度と比較することによりＰＭセンサ１７の異常診断を実施する。降下速度は、平均速度として算出される。それ以外に降下加速度（降下速度の変化の傾き）を算出し、それをパラメータとすることも可能である。
【００５８】
（７）第７の異常診断処理
第７の異常診断処理では、実際のＰＭ燃焼発生後においてＰＭ検出電圧Ｖｐｍが降下し始めて出力下限値（０Ｖ）に到達するまでの所要時間である降下時間を異常診断パラメータとしている。つまり、図４のタイミングｔ４〜ｔ５に要した降下時間を算出し、その降下時間をあらかじめ定めた正常状態の降下時間と比較することによりＰＭセンサ１７の異常診断を実施する。
【００５９】
（８）第８の異常診断処理
第８の異常診断処理では、ヒータ通電開始後においてＰＭ検出電圧Ｖｐｍが一旦上昇し、その後降下した後に出力下限値（０Ｖ）に到達するまでの所要時間である燃焼時間を異常診断パラメータとしている。つまり、図４のタイミングｔ１〜ｔ５に要した燃焼時間を算出し、その燃焼時間をあらかじめ定めた正常状態の燃焼時間と比較することによりＰＭセンサ１７の異常診断を実施する。
【００６０】
（９）第９の異常診断処理
第９の異常診断処理では、ヒータ通電開始直後においてＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇変化とヒータ抵抗の上昇変化との相関を異常診断パラメータとしている。つまり、図４のタイミングｔ１〜ｔ３において、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇速度とヒータ抵抗の上昇速度とを算出し、それら両上昇速度の速度比をあらかじめ定めた正常状態の速度比と比較することによりＰＭセンサ１７の異常診断を実施する。
【００６１】
次に、上記の第１〜第９の異常診断処理について具体的な処理内容を図５〜図９のフローチャートを参照しながら説明する。これら各フローチャートの処理は、マイコン４４により所定時間ごとに繰り返し実行される。
【００６２】
＜第１の異常診断処理＞
はじめに、第１の異常診断処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。図５において、ステップＳ１０１では、ＰＭセンサ１７について強制燃焼要求が生じているか否かを判定する。本実施形態では、エンジン始動時であること、エンジン運転終了時であること、ＰＭ堆積量が所定量になったこと、前回のＰＭ強制燃焼からのエンジン運転時間や車両走行距離が所定値になったことの少なくともいずれかによりＰＭ燃焼要求フラグがセットされ、それに伴い強制燃焼要求が生じるとしている。強制燃焼要求が無いと判定される場合、そのまま本処理を終了する。なお、強制燃焼要求が無いと判定される場合において、その時点でＰＭ強制燃焼処理が実施されている場合には、その強制燃焼処理が直ちに終了される。
【００６３】
強制燃焼要求が有りと判定される場合には、ＰＭセンサ１７でのＰＭ強制燃焼処理とそれに伴う異常診断処理とを実施すべく後続のステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、ＰＭ強制燃焼処理を実施する。具体的には、ＰＭセンサ１７のヒータ部３５の通電をオンする。ステップＳ１０３では、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍを取得する。続くステップＳ１０４では、今回の処理がＰＭ強制燃焼の開始後最初の処理であるか否かを判定し、ＹＥＳであれば、ステップＳ１０５に進んで、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍを燃焼開始時電圧Ｖｓｔとして記憶する。
【００６４】
その後、ステップＳ１０６では、上昇時間カウンタを１インクリメントする。上昇時間カウンタは、ヒータ通電開始時を起点としてその通電開始からの経過時間を計測するためのカウンタである。
【００６５】
その後、ステップＳ１０７では、上昇時間カウンタが所定値に達したか否かを判定し、ステップＳ１０７がＮＯの場合に、ステップＳ１０８では、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値に張り付いているか否かを判定する。そして、ステップＳ１０７，Ｓ１０８のいずれかがＹＥＳであれば、後続のステップＳ１０９に進み、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇速度を算出する。このとき、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍと燃焼開始時電圧Ｖｓｔとの差を、上昇時間カウンタとの値で割ることにより、「上昇速度」としてＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇時における平均速度を算出する。
【００６６】
また、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で算出した上昇速度に基づいて診断値Ｓ１を算出する。本実施形態では、診断値Ｓ１を、実際の上昇速度（Ｓ１０９の算出値）と正常状態での標準上昇速度との差として算出することとしている。このとき、上昇速度は、燃焼開始時電圧Ｖｓｔ（すなわちＰＭ堆積量）に応じて変動するものであり、燃焼開始時電圧Ｖｓｔが高いほど上昇速度（上昇平均速度）が大きくなると考えられるため、その燃焼開始時電圧Ｖｓｔに基づいて標準上昇速度としての基準速度Ｔ１を算出し、実際の上昇速度と基準速度Ｔ１との差の絶対値を診断値Ｓ１とする（Ｓ１＝｜上昇速度−基準速度Ｔ１｜）。
【００６７】
その後、ステップＳ１１１では、異常判定値ＫＥ１を設定する。異常判定値ＫＥ１は、上昇速度のずれ（速度差）の許容レベルに基づいて定められるものである。なお、燃焼開始時電圧Ｖｓｔによる補正を行って異常判定値ＫＥ１を設定することも可能である。ステップＳ１１２では、診断値Ｓ１が異常判定値ＫＥ１以上であるか否かを判定する。Ｓ１≧ＫＥ１である場合、ステップＳ１１３に進んでＰＭセンサ１７に異常が生じていると判定する。異常発生時であると判定された場合、異常診断データをＥＥＰＲＯＭ４７等に記憶する。なお、異常判定値ＫＥ１として、正常範囲の上限値と下限値とを設定し、診断値Ｓ１が正常範囲内であるか否かを判定することも可能である。
【００６８】
＜第２の異常診断処理＞
次に、第２の異常診断処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。図６において、ステップＳ２０１では、ＰＭセンサ１７について強制燃焼要求が生じているか否かを判定し、ＹＥＳの場合に、ステップＳ２０２に進んでＰＭ強制燃焼処理を実施する（ヒータ通電状態とする）。また、ステップＳ２０３では、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍを取得する。なお、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３は図５のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様の処理である。
【００６９】
その後、ステップＳ２０４では、燃焼実行カウンタを１インクリメントする。ステップＳ２０５では、今回の処理がＰＭ強制燃焼の開始後最初の処理であるか否かを判定し、ＹＥＳであれば、ステップＳ２０６に進んで、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍを燃焼開始時電圧Ｖｓｔとして記憶する。
【００７０】
その後、ステップＳ２０７では、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値に張り付いているか否かを判定する。そして、ステップＳ２０７がＹＥＳであれば、後続のステップＳ２０８に進み、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値に張り付いた（到達した）時点の燃焼実行カウンタの値に基づいて、上限張り付き時期に関する診断値Ｓ２を算出する。本実施形態では、診断値Ｓ２を、実際の上限張り付き時期（カウンタ値）と正常状態での標準張り付き時期との差として算出することとしている。このとき、上限張り付き時期は、燃焼開始時電圧Ｖｓｔ（すなわちＰＭ堆積量）に応じて変動するものであり、燃焼開始時電圧Ｖｓｔが高いほど上限張り付きまでの所要時間が短くなると考えられるため、その燃焼開始時電圧Ｖｓｔに基づいて標準張り付き時期としての基準時間Ｔ２を算出し、燃焼実行カウンタの値と基準時間Ｔ２との差の絶対値を診断値Ｓ２とする（Ｓ２＝｜カウンタ値−Ｔ２｜）。
【００７１】
その後、ステップＳ２０９では、異常判定値ＫＥ２を設定する。異常判定値ＫＥ２は、上限張り付き時期のずれの許容レベルに基づいて定められるものである。なお、燃焼開始時電圧Ｖｓｔによる補正を行って異常判定値ＫＥ２を設定することも可能である。ステップＳ２１０では、診断値Ｓ２が異常判定値ＫＥ２以上であるか否かを判定する。Ｓ２≧ＫＥ２である場合、ステップＳ２１１に進んでＰＭセンサ１７に異常が生じていると判定する。異常発生時であると判定された場合、異常診断データをＥＥＰＲＯＭ４７等に記憶する。なお、異常判定値ＫＥ２として、正常範囲の上限値と下限値とを設定し、診断値Ｓ２が正常範囲内であるか否かを判定することも可能である。
【００７２】
＜第３，第４，第５の異常診断処理＞
次に、第３〜第５の異常診断処理を図７のフローチャートに基づいて説明する。図７では、はじめにステップＳ２０１〜Ｓ２０６を実施するが、これは図６と同じ処理であり、説明を割愛する。そして、ステップＳ２０１〜Ｓ２０６を実施した後、ステップＳ３０１に進む。
【００７３】
ステップＳ３０１では、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値に張り付いているか否かを判定し、ステップＳ３０１がＮＯの場合に、ステップＳ３０２では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍが上限張り付き状態から降下し始めているか否かを判定する。図４で説明すると、タイミングｔ１〜ｔ２の期間では、ステップＳ３０１，Ｓ３０２が共にＮＯとなり、そのまま本処理を一旦終了する。また、タイミングｔ２〜ｔ４の期間では、ステップＳ３０１がＹＥＳとなり、ステップＳ３０３に進む。タイミングｔ４では、ステップＳ３０１がＮＯ、Ｓ３０２がＹＥＳとなり、ステップＳ３０６に進む。
【００７４】
ステップＳ３０３に進んだ場合、同ステップＳ３０３では、今現在が上限張り付きの状態であると判定し、続くステップＳ３０４では、上限張り付きカウンタをインクリメントする。また、ステップＳ３０５では、上限張り付き状態にある期間内で、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの最大値を算出する。具体的には、上限張り付き期間内（図４のｔ２〜ｔ４）においてＰＭ検出電圧Ｖｐｍが取得される都度、それまでの最大値との比較を行い、大きい方を最大値として記憶する。
【００７５】
一方、ステップＳ３０６に進んだ場合、同ステップＳ３０６では、今現在が降下状態であると判定し、後続の異常診断処理を実施する。図７では、第３，第４，第５の異常診断処理をまとめて図示しており、ステップＳ３１１〜Ｓ３１４が第３の異常診断処理に相当し、ステップＳ３２１〜Ｓ３２４が第４の異常診断処理に相当し、ステップＳ３３１〜Ｓ３３４が第５の異常診断処理に相当する。
【００７６】
まず第３の異常診断処理では、ステップＳ３１１で、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍが降下し始めた時点（上限張り付き終了時点）の上限張り付きカウンタの値に基づいて、上限張り付き時間に関する診断値Ｓ３を算出する。本実施形態では、診断値Ｓ３を、実際の上限張り付き時間（カウンタ値）と正常状態での標準張り付き時間との差として算出することとしている。このとき、上限張り付き時間は、燃焼開始時電圧Ｖｓｔ（すなわちＰＭ堆積量）に応じて変動するものであり、燃焼開始時電圧Ｖｓｔが高いほど上限張り付き時間が長くなると考えられるため、その燃焼開始時電圧Ｖｓｔに基づいて標準張り付き時間としての基準時間Ｔ３を算出し、上限張り付きカウンタの値と基準時間Ｔ３との差の絶対値を診断値Ｓ３とする（Ｓ３＝｜カウンタ値−Ｔ３｜）。
【００７７】
その後、ステップＳ３１２では、異常判定値ＫＥ３を設定する。異常判定値ＫＥ３は、上限張り付き時間のずれの許容レベルに基づいて定められるものである。なお、燃焼開始時電圧Ｖｓｔによる補正を行って異常判定値ＫＥ３を設定することも可能である。ステップＳ３１３では、診断値Ｓ３が異常判定値ＫＥ３以上であるか否かを判定する。Ｓ３≧ＫＥ３である場合、ステップＳ３１４に進んでＰＭセンサ１７に異常が生じていると判定する。異常発生時であると判定された場合、異常診断データをＥＥＰＲＯＭ４７等に記憶する。
【００７８】
また、第４の異常診断処理では、ステップＳ３２１で、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍが降下し始めた時点（上限張り付き終了時点）の燃焼実行カウンタの値に基づいて、降下開始時期に関する診断値Ｓ４を算出する。本実施形態では、診断値Ｓ４を、実際の降下開始時期（カウンタ値）と正常状態での標準降下開始時期との差として算出することとしている。このとき、降下開始時期は、燃焼開始時電圧Ｖｓｔ（すなわちＰＭ堆積量）に応じて変動するものであり、燃焼開始時電圧Ｖｓｔが高いほど降下開始までの所要時間が長くなると考えられるため、その燃焼開始時電圧Ｖｓｔに基づいて標準降下開始時期としての基準時間Ｔ４を算出し、燃焼実行カウンタの値と基準時間Ｔ４との差の絶対値を診断値Ｓ４とする（Ｓ４＝｜カウンタ値−Ｔ４｜）。
【００７９】
その後、ステップＳ３２２では、異常判定値ＫＥ４を設定する。異常判定値ＫＥ４は、降下開始時期のずれの許容レベルに基づいて定められるものである。なお、燃焼開始時電圧Ｖｓｔによる補正を行って異常判定値ＫＥ４を設定することも可能である。ステップＳ３２３では、診断値Ｓ４が異常判定値ＫＥ４以上であるか否かを判定する。Ｓ４≧ＫＥ４である場合、ステップＳ３２４に進んでＰＭセンサ１７に異常が生じていると判定する。異常発生時であると判定された場合、異常診断データをＥＥＰＲＯＭ４７等に記憶する。
【００８０】
なお、上述した異常判定値ＫＥ３，ＫＥ４として、正常範囲の上限値と下限値とを設定し、診断値Ｓ３，Ｓ４が正常範囲内であるか否かを判定することも可能である。
【００８１】
さらに、第５の異常診断処理では、ステップＳ３３１で、上限張り付き状態にある期間内で算出されたＰＭ検出電圧Ｖｐｍの最大値（ステップＳ３０５の算出値）を診断値Ｓ５として算出する。その後、ステップＳ３３２では、異常判定値ＫＥ５を設定する。異常判定値ＫＥ５は、出力上限値（＝４．９５Ｖ）として定められている。ステップＳ３３３では、診断値Ｓ５が異常判定値ＫＥ５未満であるか否かを判定する。Ｓ５＜ＫＥ５である場合、ステップＳ３３４に進んでＰＭセンサ１７に異常が生じていると判定する。異常発生時であると判定された場合、異常診断データをＥＥＰＲＯＭ４７等に記憶する。
【００８２】
＜第６，第７，第８の異常診断処理＞
次に、第６〜第８の異常診断処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。図８では、はじめにステップＳ２０１〜Ｓ２０６を実施するが、これは図６と同じ処理であり、説明を割愛する。そして、ステップＳ２０１〜Ｓ２０６を実施した後、ステップＳ４０１に進む。
【００８３】
ステップＳ４０１では、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍが上限張り付き状態から降下し始めているか否かを判定する。図４で説明すると、タイミングｔ１〜ｔ４の期間では、ステップＳ４０１がＮＯとなり、そのまま本処理を一旦終了する。また、タイミングｔ４以降の期間では、ステップＳ４０１がＹＥＳとなり、ステップＳ４０２に進む。
【００８４】
ステップＳ４０２に進んだ場合、同ステップＳ４０２では、今現在が降下状態であると判定する。続くステップＳ４０３では、今回の処理が電圧降下の開始後最初の処理であるか否かを判定し、ＹＥＳであれば、ステップＳ４０４に進んで、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍを降下開始時電圧Ｖｄｗとして記憶する。
【００８５】
その後、ステップＳ４０５では、降下時間カウンタを１インクリメントする。降下時間カウンタは、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの降下開始時を起点としてその降下開始からの経過時間を計測するためのカウンタである。
【００８６】
その後、ステップＳ４０６では、降下時間カウンタが所定値に達したか否かを判定し、ステップＳ４０６がＮＯの場合に、ステップＳ４０７では、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力下限値（０Ｖ）に張り付いているか否かを判定する。そして、ステップＳ４０６，Ｓ４０７のいずれかがＹＥＳであれば、後続の異常診断処理を実施する。図８では、第６，第７，第８の異常診断処理をまとめて図示しており、ステップＳ４１１〜Ｓ４１５が第６の異常診断処理に相当し、ステップＳ４２１〜Ｓ４２５が第７の異常診断処理に相当し、ステップＳ４３１〜Ｓ４３４が第８の異常診断処理に相当する。
【００８７】
まず第６の異常診断処理では、ステップＳ４１１で、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの降下速度を算出する。このとき、降下開始時電圧Ｖｄｗを降下時間カウンタとの値で割ることにより、「降下速度」としてＰＭ検出電圧Ｖｐｍの降下時における平均速度を算出する。
【００８８】
また、ステップＳ４１２では、ステップＳ４１１で算出した降下速度に基づいて診断値Ｓ６を算出する。本実施形態では、診断値Ｓ６を、実際の降下速度（Ｓ４１１の算出値）と正常状態での標準降下速度との差として算出することとしている。このとき、降下速度は、降下開始時電圧Ｖｄｗに応じて変動するものであり、降下開始時電圧Ｖｄｗが低いほど降下速度（降下平均速度）が小さくなると考えられるため、その降下開始時電圧Ｖｄｗに基づいて標準降下速度としての基準速度Ｔ６を算出し、実際の降下速度と基準速度Ｔ６との差の絶対値を診断値Ｓ６とする（Ｓ６＝｜降下速度−基準速度Ｔ６｜）。基準速度Ｔ６を燃焼開始時電圧Ｖｓｔに基づいて算出することも可能である。
【００８９】
その後、ステップＳ４１３では、異常判定値ＫＥ６を設定する。異常判定値ＫＥ６は、降下速度のずれ（速度差）の許容レベルに基づいて定められるものである。なお、降下開始時電圧Ｖｄｗや燃焼開始時電圧Ｖｓｔによる補正を行って異常判定値ＫＥ６を設定することも可能である。ステップＳ４１４では、診断値Ｓ６が異常判定値ＫＥ６以上であるか否かを判定する。Ｓ６≧ＫＥ６である場合、ステップＳ４１５に進んでＰＭセンサ１７に異常が生じていると判定する。異常発生時であると判定された場合、異常診断データをＥＥＰＲＯＭ４７等に記憶する。
【００９０】
また、第７の異常診断処理では、ステップＳ４２１で、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍが０Ｖに張り付いた（到達した）時点の降下時間カウンタの値に基づいて、降下時間に関する診断値Ｓ７を算出する。本実施形態では、診断値Ｓ７を、実際の降下時間（カウンタ値）と正常状態での標準降下時間との差として算出することとしている。このとき、降下時間は、降下開始時電圧Ｖｄｗに応じて変動するものであり、降下開始時電圧Ｖｄｗが低いほど降下時間が短くなると考えられるため、その降下開始時電圧Ｖｄｗに基づいて標準降下時間としての基準時間Ｔ７を算出し、降下時間カウンタの値と基準時間Ｔ７との差の絶対値を診断値Ｓ７とする（Ｓ７＝｜カウンタ値−Ｔ７｜）。基準時間Ｔ７を燃焼開始時電圧Ｖｓｔに基づいて算出することも可能である。
【００９１】
その後、ステップＳ４２３では、異常判定値ＫＥ７を設定する。異常判定値ＫＥ７は、降下時間のずれの許容レベルに基づいて定められるものである。なお、降下開始時電圧Ｖｄｗや燃焼開始時電圧Ｖｓｔによる補正を行って異常判定値ＫＥ７を設定することも可能である。ステップＳ４２４では、診断値Ｓ７が異常判定値ＫＥ７以上であるか否かを判定する。Ｓ７≧ＫＥ７である場合、ステップＳ４２５に進んでＰＭセンサ１７に異常が生じていると判定する。異常発生時であると判定された場合、異常診断データをＥＥＰＲＯＭ４７等に記憶する。
【００９２】
さらに、第８の異常診断処理では、ステップＳ４３１で、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍが０Ｖに張り付いた（到達した）時点の燃焼実行カウンタの値に基づいて、燃焼時間に関する診断値Ｓ８を算出する。本実施形態では、診断値Ｓ８を、実際の燃焼時間（カウンタ値）と正常状態での標準燃焼時間との差として算出することとしている。このとき、燃焼時間は、燃焼開始時電圧Ｖｓｔ（図５のＳ１０５参照）に応じて変動するものであり、燃焼開始時電圧Ｖｓｔが高いほど燃焼時間が長くなると考えられるため、その燃焼開始時電圧Ｖｓｔに基づいて標準燃焼時間としての基準時間Ｔ８を算出し、燃焼実行カウンタの値と基準時間Ｔ８との差の絶対値を診断値Ｓ８とする（Ｓ８＝｜カウンタ値−Ｔ８｜）。
【００９３】
その後、ステップＳ４３２では、異常判定値ＫＥ８を設定する。異常判定値ＫＥ８は、燃焼時間のずれの許容レベルに基づいて定められるものである。なお、燃焼開始時電圧Ｖｓｔによる補正を行って異常判定値ＫＥ８を設定することも可能である。ステップＳ４３３では、診断値Ｓ８が異常判定値ＫＥ８以上であるか否かを判定する。Ｓ８≧ＫＥ８である場合、ステップＳ４３４に進んでＰＭセンサ１７に異常が生じていると判定する。異常発生時であると判定された場合、異常診断データをＥＥＰＲＯＭ４７等に記憶する。
【００９４】
なお、上述した異常判定値ＫＥ６〜ＫＥ８として、正常範囲の上限値と下限値とを設定し、診断値Ｓ６〜Ｓ８が正常範囲内であるか否かを判定することも可能である。
【００９５】
＜第９の異常診断処理＞
次に、第９の異常診断処理を図９のフローチャートに基づいて説明する。図９において、ステップＳ５０１では、ＰＭセンサ１７について強制燃焼要求が生じているか否かを判定し、ＹＥＳの場合に、ステップＳ５０２に進んでＰＭ強制燃焼処理を実施する（ヒータ通電状態とする）。また、ステップＳ５０３では、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍを取得する。なお、ステップＳ５０１〜Ｓ５０３は図５のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様の処理である。
【００９６】
その後、ステップＳ５０４では、今現在のヒータ抵抗値を取得する。なお、ヒータ抵抗値は、ＥＣＵ２０に設けられたヒータ抵抗算出手段にて算出される。具体的には、ヒータ通電時におけるヒータ印加電圧（バッテリ電圧）とヒータ電流とが検出され、それらの検出値に基づいてヒータ抵抗値が算出される。
【００９７】
続くステップＳ５０５では、今回の処理がＰＭ強制燃焼の開始後最初の処理であるか否かを判定する。ＹＥＳの場合、ステップＳ５０６では、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍを燃焼開始時電圧Ｖｓｔとして記憶し、ステップＳ５０７では、今現在のヒータ抵抗値を燃焼開始時ヒータ抵抗値Ｒｓｔとして記憶する。
【００９８】
その後、ステップＳ５０８では、上昇時間カウンタを１インクリメントする。上昇時間カウンタは、ヒータ通電開始時を起点としてその通電開始からの経過時間を計測するためのカウンタである。その後、ステップＳ５０９では、上昇時間カウンタが所定値に達したか否かを判定し、ステップＳ５０９がＮＯの場合に、ステップＳ５１０では、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍが出力上限値に張り付いているか否かを判定する。さらに、ステップＳ５１０がＮＯの場合に、ステップＳ５１１では、ヒータ抵抗値が上限値に張り付いているか否かを判定する。
【００９９】
そして、ステップＳ５０９〜Ｓ５１１のいずれかがＹＥＳであれば、後続のステップＳ５１２に進み、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇速度を算出する。このとき、今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍと燃焼開始時電圧Ｖｓｔとの差を、上昇時間カウンタとの値で割ることにより、「検出電圧上昇速度」としてＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇時における平均速度を算出する。また、ステップＳ５１３では、ヒータ抵抗値の上昇速度を算出する。このとき、今現在のヒータ抵抗値と燃焼開始時ヒータ抵抗値Ｒｓｔとの差を、上昇時間カウンタとの値で割ることにより、「ヒータ抵抗上昇速度」としてヒータ抵抗値の上昇時における平均速度を算出する。
【０１００】
また、ステップＳ５１４では、ステップＳ５１２で算出した検出電圧上昇速度とステップＳ５１３で算出したヒータ抵抗上昇速度とに基づいて診断値Ｓ９を算出する。このとき、検出電圧上昇速度をヒータ抵抗上昇速度で割った速度比を診断値Ｓ９とする（Ｓ９＝検出電圧上昇速度／ヒータ抵抗値上昇速度）。
【０１０１】
その後、ステップＳ５１５では、異常判定値ＫＥ９を設定する。異常判定値ＫＥ９は、正常状態の標準速度比に基づいて定められるものである。なお、正常状態での標準速度比に対して燃焼開始時電圧Ｖｓｔによる補正を行って異常判定値ＫＥ９を設定することも可能である。ステップＳ５１６では、診断値Ｓ９が異常判定値ＫＥ９以上であるか否かを判定する。Ｓ９≧ＫＥ９である場合、ステップＳ５１７に進んでＰＭセンサ１７に異常が生じていると判定する。異常発生時であると判定された場合、異常診断データをＥＥＰＲＯＭ４７等に記憶する。
【０１０２】
なお、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇変化とヒータ抵抗の上昇変化との相関に基づいて異常診断を実施する場合の異常判定基準を図１０のように設定してもよい。図１０（ａ）では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇量（今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍと燃焼開始時電圧Ｖｓｔとの差）と、ヒータ抵抗上昇量（今現在のヒータ抵抗値と燃焼開始時ヒータ抵抗値Ｒｓｔとの差）との関係における異常判定領域を示している。
【０１０３】
また、図１０（ｂ）では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇量（今現在のＰＭ検出電圧Ｖｐｍと燃焼開始時電圧Ｖｓｔとの差）とヒータ抵抗上昇量（今現在のヒータ抵抗値と燃焼開始時ヒータ抵抗値Ｒｓｔとの差）とから算出した速度比である診断値Ｓ９と、ヒータ抵抗上昇量との関係における異常判定領域を示している。
【０１０４】
以上詳述した本実施形態では、ＰＭ検出部３４の堆積ＰＭがヒータ部３５により加熱されている期間にＰＭ検出電圧Ｖｐｍを取得し、該取得したＰＭ検出電圧Ｖｐｍに基づいて、ＰＭセンサ１７の異常診断を実施する構成とした。この場合、ヒータ通電時（加熱時）においてセンサ正常状態でのＰＭ検出電圧Ｖｐｍがどのように変化するのかをあらかじめ把握することは可能であり、実際のＰＭ検出電圧Ｖｐｍの挙動とセンサ正常時のＰＭ検出電圧Ｖｐｍの挙動（基準検出値の挙動）とを比較することにより、センサ異常の有無を診断できる。その結果、ＰＭセンサ１７の異常を好適に検出することができる。
【０１０５】
その異常診断処理として、ＰＭ温度特性によるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇期間、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上限張り付き期間、ＰＭ焼失によるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの降下期間の各期間におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの挙動に基づいて異常診断を実施する構成としたため、各期間におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化の特性を考慮しつつ、きめ細かい異常診断を実施できる。
【０１０６】
ＰＭ強制燃焼に際し、その開始時点（ヒータ通電開始時点）のＰＭ検出電圧Ｖｐｍを取得し、そのＰＭ検出電圧Ｖｐｍに基づいて異常診断パラメータ及び異常判定値の少なくともいずれかを補正する構成とした。これにより、ヒータ通電開始時点でのＰＭ検出電圧Ｖｐｍ（ＰＭ堆積量）が都度相違していても、そのＰＭ検出電圧Ｖｐｍに起因する異常診断パラメータや異常判定値のばらつきを解消でき、ひいては異常診断の精度を向上させることができる。
【０１０７】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【０１０８】
・上述した第１〜第９の異常診断処理のうちいずれを実施するかを変更することも可能であり、少なくとも１つの異常診断処理を実施する構成であればよい。また、上記の各異常診断処理について、処理実行の周期やタイミングを各々個別に設定し、各異常診断処理をそれぞれ異なるタイミングで実施する構成としてもよい。
【０１０９】
・上記実施形態では、信号出力回路として図３に示す分圧回路４０を用いたが、これを変更してもよい。例えば、分圧回路を構成するＰＭ検出部３４とシャント抵抗４２との接続を逆にし、ＰＭ検出部３４をローサイド、シャント抵抗４２をハイサイドに設ける構成としてもよい。本構成では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍは次の（２）式で求められることとなる。
Ｖｐｍ＝５Ｖ×Ｒｐｍ／（Ｒｓ＋Ｒｐｍ）      …（２）
なお、ＲｐｍはＰＭ検出部３４の抵抗値、Ｒｓはシャント抵抗４２の抵抗値（例えば５ｋΩ）である。
【０１１０】
かかる場合、ＰＭ堆積量が０（又は略０）であればＶｐｍ＝５Ｖとなる。この５Ｖが０点に相当する。また、ＰＭ堆積によりＰＭ検出部３４の抵抗値Ｒｐｍが例えば１ｋΩまで低下すると、Ｖｐｍ＝０．８３Ｖとなる。分圧回路４０の電圧範囲は０〜５Ｖであり、０〜０．８３Ｖは、ＰＭ強制燃焼中におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化領域となっている。
【０１１１】
・上記実施形態では、第９の異常診断処理として、ヒータ通電開始直後におけるＰＭ検出電圧Ｖｐｍの上昇変化とヒータ抵抗の上昇変化との相関を異常診断パラメータとしたが、これを変更してもよい。要は、ヒータ部３５の温度変化を検出し、その温度変化情報を用いる構成であればよい。具体的には、ヒータ通電開始からのヒータ投入電力、ヒータ電力積算値、ヒータ温度、絶縁基板３２の温度（素子温度）などを温度変化情報として取得し、それらいずれかの温度変化情報とＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化との相関に基づいて、ＰＭセンサ１７の異常診断を実施するものであればよい。
【０１１２】
・ＰＭ強制燃焼に際し、その開始時点（ヒータ通電開始時点）のＰＭセンサ１７の温度を取得し、そのセンサ温度に基づいて異常診断パラメータ及び異常判定値の少なくともいずれかを補正する構成としてもよい。これにより、ヒータ通電開始時点でのセンサ温度が都度相違していても、そのセンサ温度に起因する異常診断パラメータや異常判定値のばらつきを解消でき、ひいては異常診断の精度を向上させることができる。なお、ＰＭセンサ１７の温度情報として具体的には、素子抵抗値（絶縁基板の抵抗値）や、ヒータ抵抗値、ヒータ投入電力、ヒータ電力積算値等を用いることができる。
【０１１３】
・上記実施形態では、ＰＭ強制燃焼のための加熱手段として、ＰＭセンサ１７の絶縁基板３３にヒータ部３５を設ける構成としたが、これを変更し、排気管内のガス温度をＰＭ燃焼可能温度（例えば６５０℃）まで上昇させる構成でもよい。例えば、エンジンから排出されるガス温度を上昇させる手法や、排気管にヒータ等の加熱手段を設けて排気管内の温度を上昇させる手法が考えられる。
【０１１４】
・エンジン排気管にＰＭを捕集するためのＰＭフィルタを設け、その下流側又は上流側の少なくともいずれかにＰＭセンサを設けた構成において、ＰＭセンサの検出値に基づいてＰＭフィルタの再生タイミングを制御する構成としてもよい。また、ＰＭセンサの検出値に基づいてＰＭフィルタの故障診断を実施する構成としてもよい。
【０１１５】
・上記実施形態では、直噴式ガソリンエンジンについての適用を例示したが、他の形式のエンジンにも適用できる。例えば、ディーゼルエンジン（特に、直噴式ディーゼルエンジン）に適用することとし、ディーゼルエンジンの排気管に設けられたＰＭセンサについて本発明を用いることも可能である。また、エンジンの排気以外のガスを対象としてＰＭ量を検出するものであってもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１１…エンジン、１７…ＰＭセンサ（粒子状物質検出センサ）、２０…ＥＣＵ、３２…絶縁基板（被付着部）、３４…ＰＭ検出部、３５…ヒータ部（加熱手段）、３６ａ，３６ｂ…検出電極（対向電極）、４０…分圧回路（信号出力回路）、４４…マイコン（異常診断手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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